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傳統加工工藝論文范文1
關鍵詞:高職;金屬工藝學;教學改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2851(2012)01-0156-01
《金屬工藝學》是高職工科類院校的一門重要的專業技術基礎課,其內容主要包括金屬材料的基本知識、金屬熱加工工藝和金屬冷加工工藝三部分內容。由于該課程的專業特點和所處的教學位置,學生普遍感到學習難度很大,并產生了畏難情緒,學習不得其法,生吞活剝,死記硬背。因此,教師必須深入研究,探討教學方法,促進教學目的的實現。
一、基本思路
(一)以現代教育理論為指導。課程的教學改革要求體現傳授知識、培養能力、提高素質相結合的方向性原則,遵循學生的主體性和教師的主導性相結合、理論密切聯系實踐和鞏固性等教學原則,課程的教學改革應吸收各種先進的現代教育研究成果。
(二)高職《金屬工藝學》課程的教學改革是一項系統工程。我們不僅要研究高職《金屬工藝學》課程教學系統的教學目標、教學內容、教學方式、教學評價等內部各要素及其相互影響,同時也要關注系統外因素對高職液壓傳動課程教學系統的影響。此外,一門課程的教學只有具有一定的系統性,才能取得較高的工作效率。
(三)實現由“理論”向“實踐”的轉變?,F代技術教育提出“由科學向技術回歸”,強調科技服務于工程實際和社會。如果教學內容過多偏重理論化、學科化,忽視技術應用的內容,就必然造成理論和工程實踐脫節,學校與社會脫節,也就違背了技術教育的根本目標。因此,不能僅僅顧及學科自身的全面,而應該更多地從技術教育的角度出發考慮問題。在基礎理論的教學中考慮職業的需要,在基礎知識的學習中滲透工程技術內容,變理論的抽象性為理論的應用性, 實現“理論”向“實踐”的轉變。
二、主要措施
(一)教學內容的改革。目前《金屬工藝學》課程采用王建民編寫的“十一五”《金屬工藝學》作為教材,此教材內容簡練,覆蓋面廣,由于教學時數的限制,必然要在教學內容上進行整合優化,突出一個主線教學,整個授課內容都是圍繞金屬材料的性能與成分、組織結構及加工工藝之間的關系進行展開。既要保證學科知識的完整性和系統性,也要突出知識的實踐性。重點講解主要的原理規律、重要的概念定義。以及與實際生產相聯系的一些知識點。比如常見金屬材料的牌號、性能和熱處理工藝。典型機械零件的選材和加工工藝路線的安排等等。對于一些抽象難以理解的知識點做到弱化處理,盡量避免學術型教學,要將書本上的理論知識與生產實際進行聯系,使學生便于理解掌握,也為后續的專業課學習奠定了基礎。對教學內容進行整合和優化,以傳統金屬材料的有關知識為核心,并更新和補充有關新材料、新制備工藝和新技術方面的知識內容,使課程體系更完整,以適應現代機械工業的發展要求,進一步強化了該課程的教學目標,使學生不僅具備材料學的基本知識,也培養學生材料應用方面的工程背景。
(二)教學方法的改革。目前的高職院校的《金屬工藝學》課程主要還是采用傳統的課堂講授加實驗的教學模式,這種教學模式的教學效率較低、學生的學習積極性不高。例如:在教室里講解鑄造,鍛造等金屬加工工藝,對于沒有操作過也沒有見過這些工藝方法的學生來說,課堂上的講授只是紙上談兵,學生很難真正掌握它們。經過幾年的教學實踐與總結,我院金屬工藝學課程教學主要采用了“教學做”一體的教學模式。我們將理論課程和實際工藝的講解融合在一起,講到什么就讓學生實實在在的感受到這個東西,我們讓學生去碰,去摸,去觀察實際中間真正用到的東西,這樣來提高學生的認知度,通過這種方式來激發學生的學習興趣,這種方式能明顯的提高學生的學習效果。
(三)學生考核的改革。考核既是學生學習效果與教師教學質量的檢查與體現,更顯示出考核方法的重要性。本課程的考核方式將由集體出卷,改為由試卷庫隨機抽卷開卷筆試、實驗、課程小論文、課堂討論、作業、出勤率等六部分組成,增加了以考查學生創新能力、材料知識綜合運用的主觀性試題比重,避免了題型教材化、概念化、孤立化等抹殺學生創新能力的傾向。撰寫課程小論文(或文獻綜述)的考核方式,既鍛煉了學生自主創新、綜合運用材料知識的能力,又培養了學生快速有效地獲取并分析材料信息資源、撰寫科技論文的能力。
(四)實踐教學的改革。加強實驗室建設,增加實驗教學資源,實驗室、實驗設備是實驗教學體系改革的基礎,是提高實驗教學質量的硬件。金屬材料品種多,發展快,材料發展日新月異,因此金屬材料實驗檢測也需要不斷進步。除常規實驗設備外,實驗室還應設置材料樣品室,使學生對各種材料有一個直觀的印象,尤其對于新材料。另外還需增加多媒體,方便在課堂上通過動畫演示和播放錄像,讓學生能充分了解實驗的過程和操作方法,達到實驗教學的基本要求,并擴展學生的知識。總之,為保障教學效果,試驗室建設將不斷完善。同時,在校辦工廠設置與金屬工藝學相關的生產實踐活動,讓學生能夠真實的接觸到真正的金屬工藝方法,真正的做到理論聯系實際,從而獲得理想的教學效果。
《金屬工藝學》課程的教學改革是一項長期、系統的工程,是理論和實踐相互促進、相互滲透、相互補充的有機結合。我們應該不斷創新教學方式和教學手段,與新專業建設結合起來,在涉及課程教學的各個環節上進一步深化教學改革,進一步提高教學質量,使學生在理論知識和實踐動手能力方面得到較好的訓練和提高。
參考文獻
傳統加工工藝論文范文2
關鍵詞:機械制造技術基礎;科學研究;學術探討;教學模式
機械制造技術基礎是機械類專業的一門重要的專業課,課程的主要內容包含了切削加工的基本要素、切削過程的基本規律、機械加工工藝規程的制定、典型零件的機械加工、機械加工精度、機械加工表面質量、裝配工藝規程的制定、機械制造技術的發展[1]。該課程內容豐富、邏輯性差、理論性強、實踐性強、綜合性強[2-3]。目前的機械制造技術基礎課程的教學模式仍然以傳統的課堂講授的灌輸式教學方式為主,雖然能夠快速地傳授給學生大量的理論知識,鞏固學生的基本知識,但是學生不能意識到所學知識的實用性,降低了學生的學習積極性,更不能夠培養學生的創新能力和獨立解決問題的能力[4]。以科學研究為基礎的學術探討教學模式的實施不僅能夠激發學生的學習積極性,更能夠培養學生的創新能力和獨立思考能力,為社會培養創新性人才。本文對機械制造技術基礎課程的學術探討教學模式進行了探索。
1機械制造技術基礎的教學現狀
1.1教學特征與效果
隨著時代的發展,對于學生的培養不但要提高其利用理論知識解決實際問題的能力,更加應該注重培養學生的創新能力、獨立思考的能力和一定的科研精神,為學生進一步的學習打下基礎。目前機械制造技術基礎的教學目標是要求學生掌握機械制造方面的基本理論、基本知識和基本技能,為從事機械制造的現場技術工作及科學研究工作打下堅實基礎。機械制造技術基礎內容豐富、邏輯性差、理論性強、實踐性強、綜合性強,教材中的很多知識需要在實踐中不斷學習和貫通。長期以來,“填鴨式”課堂講授的方法雖然使學生具有較為扎實的基礎知識,但是學生產生了較強的依賴心理,缺乏獨立思考能力和創新能力,阻礙了學生的進一步學習深造[5]。機械制造技術基礎課程內容理論性較強、實踐性強、綜合性強。比如刀具角度的功用,這部分需要學生掌握刀具角度的概念和對切削加工的影響規律,能夠真正運用到實際生產實踐中,并能夠利用辯證法去分析實際加工過程中的切削性能隨著刀具角度的變化規律。然而,由于學生缺乏實際的切削加工經驗,并不能夠真切地感受和理解刀具角度的功用,學生從心理上不能接受和理解這部分內容,導致學生只是機械化地記憶所學內容,缺乏對所學知識必要的思考和綜合分析。雖然很多高校教師提出產學研協同模式、授課+實踐模式、先實踐后理論模式等來提高學生的實踐經驗,但是對于大多數的地方高校來說,受到課時、經費和硬件設施等方面的限制,實施起來有一定的困難,而且培養出來的學生不能夠接觸到現在的前沿科技和科學研究工作,缺乏一定的獨立思考能力和創新精神,不利于學生的進一步深造[6]。
1.2學生的學習現狀
機械制造技術基礎課程以閉卷考試的考核形式為主,平時成績和實驗成績占30%,卷面成績占70%。隨著時代的發展,學生的自主能力得到發展,其學習興趣來源于以實踐為基礎的應用型知識的獲得,機械制造技術基礎課程較強的實踐性和課堂灌輸式教學模式的局限性使得學生不能夠真正認識到該課程相關知識的實用性,學生的學習動力主要來源于學分的獲得,大部分學生以考試前的突擊學習、機械記憶等方式來應付考試,使得機械制造技術基礎的整體教學效果欠佳,學生的學習效果差,不能夠達到教學大綱的要求。金工實習作為機械制造技術基礎課程的前置課程,能夠提高學生的實際生產實踐知識,但是地方高校出于學生的安全、課時量和硬件設施等角度的考慮,學生動手操作的機會較少。機械制造技術的發展歷史源遠流長,機械制造技術基礎課程所講述知識點較為傳統,但是機械制造業作為制造業的最主要的組成部分,機械制造基礎技術、超精密及細微加工技術、自動化制造技術、綠色制造技術等前言科技和科學研究工作的發展均屬于機械制造技術的內容。然而機械制造技術基礎課程相關的前沿技術較為隱蔽,對于缺乏專業數據庫查閱和文獻檢索能力的本科生來說,利用網絡技術和學校購買的專業數據庫學習機械制造技術基礎的前言知識具有一定的困難,特別是對于自主學習能力差的學生來說,面對誘惑較大的大學環境,學生的自控能力和管理時間的能力欠缺。綜合機械制造技術基礎課程特點和學生的學習現狀,探討適合于地方高校的機械制造技術基礎課程的教學模式具有一定的必要性。
2學術探討教學模式的理論背景
大學是進行學問研究的機構,科學研究作為大學教師必須要進行的主要任務之一,導致大學中教師與學生的關系和中小學教師與學生的關系有較大差異,大學的教師并不僅是因學生的存在而存在的,教師和學生還是因對學問的研究工作而存在的[7]。大學中的科學研究工作又導致大學區別于一般職業培訓學校,大學中的科學研究以基礎理論性研究為基礎,以創新性知識的生產、傳播和應用為中心,以產出高水平的科研成果和培養高層次的精英人才為目標,在社會發展、經濟發展、科學進步等方面發揮著重要的作用[8]。人才培養、科學研究和服務社會成為當代高等學校的三大職能,高校教師的主要工作除了教書育人之外,科學研究成為高校教師重要的工作。以傳統課堂講授的灌輸式教學方式主要發揮了教師的主導作用和對課堂教學的組織、管理,但是忽視了對學生的主動性和創造性的開發。機械制造技術基礎教材的內容較多、邏輯性差,只是編寫了機械領域最基本的內容,很少涉及機械領域前沿的研究進展,內容更為古板。例如切削過程中切削力隨著切削參數的變化規律,教材上僅指出其變化規律的單調遞增或遞減性,但是在新型材料加工過程中切削力隨著切削參數的變化規律較為復雜,需要教師根據新型材料的切削加工的實際情況給學生分析其變化規律及機理。因此科學研究不僅能夠推動學科理論研究的深入進行,取得原創性的研究成果,服務于社會,也能夠使教學更有廣度,提高教學質量,激發學生的學習興趣,增強學生的創新能力和獨立解決問題的能力[9]。為了適應現代社會對機械專業技術人才創新能力的新要求,培養學生既有解決生產實際問題的能力,又有創新能力和一定的理論深度素養,科研型大學成為各個高等學校發展的主要方向,也是一流高水平高校的重要標志[10]。
3學術探討教學模式探索
3.1學術探討教學內容準備
基于學術探討教學模式的課堂教學除了講授知識,最重要的是根據最新科研成果講述所學知識的重要性和實用性,激發學生的學習積極性,培養和提高學生的獨立思考能力和創新能力,為實際生產實踐和科學研究作準備。在新的教學模式下,教材中很難理解、重點的內容,在基本知識講解的基礎上,可以通過學術探討的方式,增加學生的學習興趣,引導學生課后閱讀相關學術論文,讓學生理解所學知識的實用性和科學性;對于教材中較簡單的闡述較全面的知識點,可以安排學生自學。教學手段改革的關鍵要求教師必須對刀具、零件加工和裝備等內容十分熟悉,機械制造技術基礎是從事材料精密加工研究的教師必須精通的一門課程[11]。切削加工的基本要素、切削過程的基本規律和機械加工表面質量是從事材料切削加工機理研究的教師必須進行的研究內容,機械加工工藝規程的制定和典型零件的機械加工是從事綠色制造領域的研究者必須熟知的知識點,這幾部分與高效精密加工研究密切相關的知識點恰好正是機械制造技術基礎課程的難點與重點內容。對于缺乏實踐經驗的本科生來說,理解和掌握這些內容十分困難,為了應付考試學生只能死記硬背所學知識點,降低了學生的學習積極性,更不用說提高其獨立思考能力和創新精神。對于從事機械加工研究的高校教師來說,在教學準備階段,應大量閱讀與課程內容相關的科學論文,特別是較為前沿的文獻資料,結合自己的科研成果,以相關科研結論來講述相關知識點的重要性及實用性,以問題的形式啟發學生獨立思考相關科學實驗及數值模擬結論的合理性及可行性,從而激發學生的學習興趣,培養學生的獨立思考能力和創新能力,并使其具有一定的科研素養。
3.2學術探討課程教學方法和手段
現代教育提倡多樣式的教學方法,如討論式、啟發式、問題引導式、案例式等來激發學生的學習積極性[12]。機械制造技術基礎課堂教學在每次講授知識點時,先引用相關的科研論文或者自己的科研成果來詮釋知識點的實用性和重要性,提高學生的學習積極性,然后進行教材基本知識點的講述,最后為了能夠提高學生的獨立思考能力、創新能力和綜合分析問題的能力,可以相關的科研論文或科研成果為基礎提出問題,引導學生以教材的基本知識點為基礎探討相關的科研成果,從而提高學生的科研素養。合理布置課后作業對鞏固課堂理論知識和激發學生的學習興趣具有一定的幫助作用。學術探討教學模式的課后作業要追求一定的豐富性、多樣性,改變傳統的練習題模式,避免學生的抄襲現象,提高學生的科學素養。教師可以尋找與課堂內容相關的科研論文或者讓學生自己檢索相關的科研論文,對科研論文進行閱讀,結合教材基本知識寫出大概100~200字的思考體會。
3.3學術探討課程設計和畢業設計
課程設計是機械制造技術基礎教學中重要的實踐環節,可以加深學生對所學知識的理解能力。目前機械制造技術基礎課程設計的選題常為機械典型零件的加工工藝規程設計。在明確設計任務的前提下,可以要求學生選用多種工藝方案和工藝路線,引導學生利用綠色制造等前言科技來分析多種工藝方案和工藝路線的利弊,讓學生更為直觀地體會合理選擇零件工藝方案和工藝路線的重要性以及了解綠色制造技術前沿科技的概念及實用性[13]。畢業設計是普通高等院校各專業教學計劃中的重要組成部分,是對學生本科階段所學專業知識的綜合、深化和升華,著重鍛煉學生利用各種資源來檢索所需知識并解決實際問題的綜合能力[14-15]。目前大多數地方高校的畢業設計選題多為機械典型零件的加工工藝及夾具設計、數控機床部件的設計、機械加工模具的設計等,其中機械典型零件的加工工藝及夾具設計與機械制造技術基礎課程設計、機械設計制造及自動化綜合課程設計的內容有較多重復的地方。為了能夠進一步提高本科生的創新精神、獨立思考能力和科研能力,地方高校應該打破機械設計制造及自動化專業畢業設計題目的限制,高校教師依據自己的研究方向給學生擬定畢業設計題目,讓學生進行新材料或傳統金屬材料的切削加工試驗研究、基于綠色制造合理工藝路線的選擇和有限元仿真切削加工性能研究,使得學生能夠對機械制造技術基礎中相關理論知識有更深層次的認識,也提高了他們的科學研究能力、從事工程試驗和對試驗數據分析處理解釋的能力。
4結語
傳統加工工藝論文范文3
中圖分類號:E5 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)34-0040-01
前言
機械加工是將半成品的原材料、零部件等通過組裝、拼接,制作成一個完整的機械設備或產品。在制作過程中,不可避免會產生許多廢棄的部件邊料,造成能源損耗、資源浪費和噪音、光化學煙霧等物理性污染。所以綠色制造的機械加工工藝有其研究和實踐的必要性和現實意義。綠色制造的機械加工工藝不僅減少了機械制造階段的環境污染和能源損耗,提升了產品質量和安全性能,而且節約了生產成本。對廢棄材料進行技術改進和回收利用,對我國構建資源節約型社會有重要意義。
一、機械加工工藝規劃制造技術
現代企業在生產加工零件時,必須遵循減少能源損耗、提高生產效率、保證質量安全的要求,因此要讓生產部門和相關加工人員學習和掌握一定的機械加工制造的基本理論和經驗方法。實際生產作業中,要根據不同企業的生產規模和生產能力進行適當調整,切忌盲目照搬或完全按照經驗進行加工作業。為了更好地完成機械加工和制造過程,需要進行工藝規劃,主要包括工序規劃和具體的作業流程規劃。首先是對加工制造工藝進行綜述,明確加工過程中的重點難點和容易出現失誤的地方,然后對每一個細節進行把控,包括操作時的注意事項和具體參數。機械加工工藝規劃制造技術應引起現代生產企業的足夠重視,它為現場生產提供了詳盡的操作依據和技術支持,是企業產品質量安全的一大保證。
二、制造技術體系結構概述
綠色制造技術會影響到產品生產的整個生命周期,有時還可能會是多生命周期。產品的生命周期,包括選擇材料、設計產品、加工制造、對產品的包裝裝配以及產品的使用和管理回收再制造等。綠色制造則要考慮這全部的生命周期,特別是要考慮環境和資源消耗的影響,也要兼顧效益與技術因素,使企業的經濟效益與外在社會效益達到最優化。
綠色制造的關鍵在于“4R”,即在產品整個生命周期過程中怎么實現重用(Reuse)、減量化(Reduce)、再制造(Remanufacturing)以及再生循環 (Recycle)。 面向機械加工的制造體系主要包括三項具體內容,兩大制造目標,還有兩個層次過程的控制。旨在給人們提供機械加工與綠色制造的全面視圖與模型,實現外在社會效益與經濟效益的統一協調和優化,最大可能的降低資源消耗、優化配置, 讓資源利用率達到最高,對環境的影響降到最低。
三、綠色制造在機械加工制造體系的應用
綠色制造關系到機械加工制造體系的多個方面。大體可以分成三個部分,應用到的技術包括污染預防技術、面向環境設計技術等。這些技術的研究方面主要是基于產品的生命周期、產品技術以及生產過程技術。根據對面向機械加工工藝規劃的研究,建立起以時間、成本、質量、資源、環境為參量的具有綠色制造特性的機械加工工藝體系。可把生產過程中的問題初步分化成三類:資源能耗類,即根據資源的使用,細化成能量消耗和原材料消耗的極小化問題;環境排放類,即廢氣廢液廢渣等各種廢品極小化,以及電輻射、噪聲排放的極小化問題;面向環境影響及資源整體決策類,即在實施過程中發生的決策性問題,例如,機床的選擇、 切削液的選擇、夾具刀具的選擇決策等。機械加工制造問題系統則是在上述問題的細化下形成的。
四、優化綠色制造工藝過程規劃
優化參數,在過程規劃中,工藝參數是其中的關鍵技術。要實現能源與物料的最低化,就必須對零件加工的工藝參數進行優化。通常來說,參數優化主要是針對制造工藝的采用過程,讓加工過程可以更好的進行。在加工過程中,影響能量消耗、加工質量、環境污染的因素有很多,例如,刀具的種類,切削液的類型等等, 優化參數則是選擇最適的加工工具。優化制造工藝路線,工藝路線的確定,是制造工藝過程中最難最重要的環節,在提高產品質量、較少成本、節約資源方面都有重要作用。優化工藝路線,是在明確傳統工藝方法的基礎上,根據對環保、資源利用以及成本的充分分析,做出最有利實用的加工路線。優化節能型機床工件, 對于當前已擁有的設備資源進行優化配置, 利用不同型號規格機床的不同作用, 優化機床與工件的組合方式,實現多機床多工件的同時加工,在安排調度過程中,注意考慮不同組合方式對環境以及資源消耗的影響, 實現總體能量消耗的最低化。
五、國內外綠色加工工藝規劃技術的發展現狀
從本質上來說,綠色加工工藝是一種決策問題,屬于綠色制造的一部分。是以傳統工藝為基礎,結合了包括控制技術、材料應用技術、表面技術等多種新科技在內的現代工藝規劃。環境影響與資源消耗是綠色工藝規劃考慮的主要問題,通過對加工制造方案、規劃設計過程進行優化選擇,制定綠色環保的實施方案,并以此來提高原材料的利用率,降低能源與物料的消耗,減少廢氣污染物的產生。
其中,產品加工過程中的廢物流和由其帶來的環境問題受到了國際各方面的高度重視。在國外,由加利福尼亞大學在內的幾所高校設立了有關此方面的研究課題, 并制訂了各研究階段的目標。此課題著眼于機床系統,通過控制機床系統的各項參數,分析數據,量化輸出參數,總結獲得的實驗結果。還研究了與此相關的機床加工切屑形態學、動力機理以及加工系統的廢物流特性等。為了支持課題的研究, 美國有關部門還設立了專門的部門以管理環境意識制造專題。
在國內,一些高校與科研機構也跟進形勢,對綠色制造的工藝規劃問題進行了初步的探索。例如,重慶大學在研究綠色制造工藝規劃方法以及實用技術的課題中, 通過對壓力加工,鑄造焊接,特種加工等工藝類型的大量實驗與分析,初步建立起數據知識庫的原型系統。近年來,隨著大量有關論文雜志的發表或出版,研究體系也逐步完善。
六、機械加工制造評價方法
通常評價傳統的機械加工工藝采用最低成本、最高生產率及最高利潤等要素為依據。然而伴隨著制造業可持續發展不斷提高的要求,機械加工以往企業追求的內在經濟效益的單一目標模式,開始向追求社會效益、經濟效益和環境效益協調發展的多目標模式。面向綠色制造的機械加工工藝方案評價目標體系選擇了5個主要因素,即質量(Q)、時間(T)、成本(C)、環境影響(E)、資源利用率(R),形成了一套科學合理的機械加工制造評價方法。
結語
機械加工和制作技術應形成一個高效化、系統化、綜合化的生產管理流程和體系,綠色制造技術是對這一體系進行優化、評價和檢測的最佳選擇。機械加工和制造首先要轉變固有的生產加工模式,逐漸放棄勞動力密集型的重工業生產模式,減少人工作業在制造過程中的參與,提升工作效率的同時保證產品質量。在面向機械加工工藝規劃制造技術的系統研究過程中,綠色制造的優化和評價作用涉及各個方面:機械的設計和制造問題、能源損耗和環境污染問題、生產效率和產品安全問題。我國的綠色制造技術還在不斷發展和完善過程中,在未來的機械加工工藝規劃和制作領域會有更廣泛的用途。
參考文獻
傳統加工工藝論文范文4
關鍵詞 網絡教學平臺;項目化教學;塑性加工工藝及模具設計課程
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)21-0061-02
1 前言
模具是現代工業生產重要的基礎工藝裝備,在汽車、電子、電器、通信和家電等產品中,60%~80%的零部件依靠模具成形,因此,模具被稱之為“百業之母”。當前,我國正由制造業大國向制造業強國邁進,我國要實現制造強國的夢想,模具必須先行。雖然我國模具設計及制造水平有了明顯進步,但我國模具行業發展前景依然廣闊,有很大的提升空間,這就對模具技術人才的培養提出更高的要求。當前我國對高素質模具設計工程師及經驗豐富的技工仍有較大需求。
江蘇科技大學材料成型及控制工程專業為江蘇省特色專業,塑性加工工藝及模具設計是該專業的一門主干專業課。為提高課程教學質量,本課程教學團隊持續進行教學改革方面的研究與實踐[1-2],采用啟發式、討論式教學方法,制作、搜集生產現場錄像、教學動畫,部分二維零件及裝配圖三維化,改革考核方式,取得一定的效果。
由于當前的互聯網技術和計算機技術比較發達,導致學生的學習方式和學習思維等都發生轉變,這勢必會影響傳統教學模式的教學效果,對于一些純知識、理論的應試教育學生可能會產生一些排斥傾向,因此為教學模式的發展與改革提出更高的要求。雖然前述的教學改革一定程度上增強了教學效果,但這些措施主要還是通過從“教”的方面加以改進,從外部引起學生學習的興趣,忽視學生在學習中的積極性及主動性的培養,導致學生在學習中的自學能力和自我管理能力不強,學習積極性不夠高,教學效率相對低下。因此,本文應用建構主義學習理論為基礎的項目教學法,為模具設計與制造類課程的教學開辟一個新的天地。
2 項目教學法
項目教學法的實施和開展圍繞一個學科相關項目實現,在這個過程中,教師和學生共同合作完成一個項目,其應用的主要效用就是將理論教學和實踐教學結合在一起,充分調動學生在學習中的主觀能力性,自己構思、查找Y料解決相關的問題,教師從旁進行指導,培養學生自主解決問題的能力及創造能力。和傳統教學方法相比,主要存在以下三方面的不同。
1)項目教學法以學生為中心,并且教學內容以“項目”為中心,注重學生的實際經驗培養。在這個教學過程中,教師只是協助者,不再是主導者。
2)學生在這個過程中才是真正的主導者,在整個項目中,學生主動參與,以項目為線索進行自主探索。
3)在這個過程中,學生真正了解了項目涉及的相關知識和能力,親自體驗了解決問題的過程,培養了對整個學科的學習興趣,同時自主解決問題的能力也會進一步提升,開闊思維[3-6],對將來的學習十分有益。
3 網絡教學平臺的建設
為了配合項目化教學的需要,將現代教育理論和教育技術與專業課程相結合,構建出基于網絡教學平臺的項目化教學模式,改革傳統教學,突出學生教學過程中的主體地位,強化學生自主學習和多途徑、多渠道構建知識。課題以項目化教學為核心,以網絡平臺為輔助工具,以提高人才培養質量為最終目標,探討網絡環境下教師和學生的新角色和新定位,轉變“教”和“學”的傳統思想和理念,充分發揮以計算機與互聯網為核心的信息技術作為促進學生學習認知新工具的作用,變革課程教學結構和教學模式,轉變學生的學習方式,實現對學習者進行創新精神和實踐能力的有效培養。課程教學團隊依托學校的天空教室網絡教學平臺主要完成以下內容。
教學資源建設 根據課程理論性、實踐性強及內容抽象的特點,進一步加強課程教學資源建設,再進一步對模具零件進行造型,對于難以理解的材料變形過程,通過CAE技術使其可視化。通過上述措施把抽象的教學內容形象化、具體化,利于學生理解,增強教學效果。
教學平臺建設 教學平臺資源包括基本資源和立體化資源?;窘虒W資源包括教學課件、授課錄像、模具視頻與動畫、授課計劃、教案、教學大綱、實驗教學大綱、實驗指導書、課程設計大綱、課程設計指導書等。立體化教學資源包括電子圖書、模具設計標準、模具設計案例、試題庫、往屆試卷、學科前沿論文資料等。網絡教學平臺為學生的課后自學和項目完成提供了條件。
互動教學環節的建設 為及時了解學生學習狀況和答疑解惑,網絡教學平臺還開通了互動教學環節,包括公告、作業、討論、答疑、交流、文件等項目,為師生互動和答疑提供了更多渠道。通過該平臺,教師可以與課程相關的通知公告,布置項目、作業、課程論文等;學生可在線提交作業,教師在線批改后傳回。
總之,該網絡教學平臺為學生創造了一個圖文并茂、豐富多彩、人機交互、及時反饋、可用于多層次探究的學習環境。
4 網絡教學平臺的應用及效果
學生利用情況 由于學生在前幾個學期使用網絡教學平臺較少,沒有養成自主學習的良好習慣,本課程前期教學中學生使用教學平臺較少。但隨著課程教學的深入以及項目任務的不斷增加,學生訪問教學平臺的頻率逐漸增加,教學平臺中豐富的教學資源也逐漸吸引了學生,學生查看授課錄像、視頻、動畫、課件、教學案例,下載電子資源,完成教學項目,學習專業前沿知識,提交各類作業。學期學生訪問量達1400多人次,人均近25次,人均在線時長約50小時。
應用效果 與未采用網絡教學平臺時相比,采用網絡教學平臺教學后取得以下效果。
1)學生的學習態度和方式轉變。項目教學要求學生以小組形式完成三個項目,這樣的項目在書本上并沒有現成的答案,而且知識涉及方方面面,課堂講授也不能面面俱到。學生只有按照模具設計流程,通過課堂上的學習,結合課下自學,分步驟地完成項目任務,并且需要公開進行項目匯報并接受師生的質疑。這就“逼迫”學生改變以往上課聽聽、課后不學習的學習態度,積極主動地參與教學過程,不能僅僅依賴教師的教,而是要發揮學生教學活動主體地位,主動地去學習。因為項目任務明確,而且每節課的內容都可能和完成項目息息相關,所以為了節約課后時間,學生上課的效率明顯提高。
2)項目和課程設計完成質量明顯提高。該平臺提供了完成項目所需要的基礎理論和基本技能,提供了自主學習素材資源及師生、項目組成員間交流互動的平臺。呈現在學生眼前的是圖文并茂的音像資料、課件、視聽組合的多媒體教學環境,以及在網絡、遠距離雙向傳輸的教學系統,使得傳統教學方法中抽象的書本知識轉變為易于學生接受的立體多元組合形式,從而使教學過程和教學效果達到最優化。學生在學習過程中充分利用聽覺和視覺功能,對大腦產生多重刺激作用,使學習效果顯著增強,項目完成質量和課程設計質量均明顯提高。
3)考試成績較往屆提高,知識面更寬廣。采用基于網絡教學平臺的項目化教學后,學生通過課堂學習、自學、討論、匯報、答辯、實驗、課程設計等環節的學習和訓練,掌握了較為扎實的理論知識和工程實踐能力。學生的成績較往屆有一定提高。除成績外,更為重要的是,學生受到現代工程師的思維訓練,分析問題和解決問題的能力以及創新能力得以提高。學生的知識面變得更廣,掌握了模具設計、制造、安裝、調試、維修等多方面的知R,這種影響相較以往更為深遠。雖然在課程開始學生覺得任務重、壓力大,但通過系統訓練后,學生找到基于網絡平臺學習的樂趣,課程教學受到好評,學生評教成績為98.3分。該課程也被評為校級精品課程,說明課程的建設與教學受到認可。
5 結語
前期的教學改革實踐已表明,項目化教學在塑性加工工藝及模具設計課程教學中能充分調動學生學習的積極性和主動性,激發學生的學習興趣與熱情,完成自主構建知識的過程。為滿足項目化教學的需要,便于學生的自主學習,建設了塑性加工工藝及模具設計課程網絡教學平臺,該平臺資源豐富、立體,受到學生的歡迎,在教學過程中發揮了重要作用。
參考文獻
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傳統加工工藝論文范文5
一、“礦物材料工程”課程教學改革與實踐
1.課程教材建設
礦物材料工程學科主要教學體系包括礦物基本特性、材料研究基礎、材料制備與分析測試、材料功能化設計等內容,據此編寫了《非金屬礦物材料》《非金屬礦加工與應用》《超微粉體加工技術與應用》《超細粉碎工程》《粉體表面改性》等系列教材叢書。系列教材的編寫主要是結合學科特點,一方面注重礦物材料結構與組成、加工工藝、材料性能與應用性能等材料科學要素內部關系,另一方面融合了礦物學、結晶學、礦物加工學、化學、材料學等多學科理論知識體系,突出礦物材料的功能性與應用特性。教材深入淺出,內容翔實,注重新的技術發展以及基礎理論與實際應用融合。由于礦物材料相關產品的加工技術與應用技術不斷創新,應用領域的不斷拓展,新的國家、行業標準不斷更新,相關教材也在不斷修訂,例如《非金屬礦加工與應用》已于2013年完成第三次修訂,及時補充了相關內容的新變化與新發展,刪除了已不再先進或已淘汰的技術和已廢棄的產品標準,這些教材建設工作保證了本學科發展方向的前沿性,從而能夠滿足日新月異的新時代背景下礦物材料領域專業高級人才培養的需要。
2.課程內容優化改革
在礦物學、礦物加工學等相關理論課程基礎上,對本學科的教學內容進行了新的優化改革,刪除了重復和陳舊過時的教學內容,建立了以《非金屬礦加工與應用》課程為核心,配合《粉體表面改性》《非金屬礦物材料》等特色鮮明的專業方向選修課的課程體系,著重培養學生的創新意識與創新能力?!斗墙饘俚V加工與應用》課程考慮到礦物材料的加工與應用開發重在其功能性的開發,著重通過課堂教學介紹我國非金屬礦加工與應用技術的一些共性規律,并通過聯系當前我國非金屬礦加工技術的實際生產與技術發展水平,突出介紹非金屬礦物材料新工藝、新方法及新產品方面的研究進展,內容上有意將礦物的應用特性、結構與組成特性及功能性相結合,注重新的技術發展。課程內容的設置上,強調不同相關學科之間的融合,脫離枯燥乏味的原理與理論知識,通過更多的實例,尤其是生活中所熟悉的能夠激發學生興趣的例子,達到舉一反三,靈活運用課本知識的教學目的。建立以“礦物材料結構與組成-制備與加工-材料性能-工藝原理”為主體的教學體系,不僅提高了課堂教學質量與效率,而且也培養了該學科學生的就業能力。
3.教學方法與手段
課堂教學主要采用啟發-討論式的教學手段,通過單獨設課、綜合設課或者前沿研究講座等多種形式,充分使學生融入到課堂教學活動中,并了解學科當前的前沿理論與新技術。充分利用現代化教學手段,開發新的多媒體教學課件,不斷提高教學效果與質量。在課堂教學中,通過引入趣味性、互動性強的閱讀教材與自學內容,避免傳統的灌輸式教學,激發學生的求知欲與學習興趣。對較難理解的教學內容,通過多媒體教學軟件和信息資源來輔助教學,增強教學的說服力,加深學生對難點知識的消化與理解。對一些與科研和生產密切相關的教學內容,教師結合自己的科研活動與經驗,結合現場記錄的錄像及收集的圖片資料向學生形象地展現,讓學生能夠充分了解該領域新的研究動態,提高學生的學習興趣。針對一些礦物新材料的熱點研究內容,鼓勵學生撰寫綜述性論文,通過閱讀相關文獻資料,提出自己的想法,從而培養學生科學研究和探索的主動意識。
4.創新與實踐教學環節建設
本學科除了要求學生掌握基本的礦物材料工藝流程及其原理外,培養工程實踐能力同樣尤為重要。我校近幾年通過設立專業性的“科研導論”“科研選題訓練”“大學生創新訓練項目”等創新教學環節,強化學生對各種礦物材料工藝方法的基本原理、制備工藝及相關設備與材料性能測試方法的理解。通過實驗室教學,掌握試驗方法、熟悉試驗手段,培養學生的科研興趣,提高專業技術水平。除了常規的生產現場實習實踐環節外,通過開設畢業論文結合科研、研究性實驗項目,讓學生能夠從生產實際中去選取自己的畢業課題,鍛煉學生的實際工作能力。另外,通過鼓勵學生發表學術論文、科技創新與發明,提高學生的創新能力,培養學生科研的思維與能力。
二、結語
傳統加工工藝論文范文6
論文摘要:本文系統介紹了數控高速切削加工的基礎理論及發展過程,分析了高速加工的優點和應用領域,總結了發展數控高速切削加工需要的關鍵技術和研究方向。
數控高速切削技術(High Speed Machining,HSM,或High Speed Cutting,HSC),是提高加工效率和加工質量的先進制造技術之一,相關技術的研究已成為國內外先進制造技術領域重要的研究方向。我國是制造大國,在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移,即要掌握先進制造核心技術,否則在新一輪國際產業結構調整中,我國制造業將進一步落后。研究先進技術的理論和應用迫在眉睫。
1、數控高速切削加工的含義
高速切削理論由德國物理學家Carl.J.Salomon在上世紀三十年代初提出的。他通過大量的實驗研究得出結論:在正常的切削速度范圍內,切削速度如果提高,會導致切削溫度上升,從而加劇了切削刀具的磨損;然而,當切削速度提高到某一定值后,只要超過這個拐點,隨著切削速度提高,切削溫度就不會升高,反而會下降,因此只要切削速度足夠高,就可以很好的解決切削溫度過高而造成刀具磨損不利于切削的問題,獲得良好的加工效益。
隨著制造工業的發展,這一理論逐漸被重視,并吸引了眾多研究目光,在此理論基礎上逐漸形成了數控高速切削技術研究領域,數控高速切削加工技術在發達國家的研究相對較早,經歷了理論基礎研究、應用基礎研究以及應用研究和發展應用,目前已經在一些領域進入實質應用階段。
關于高速切削加工的范疇,一般有以下幾種劃分方法,一種是以切削速度來看,認為切削速度超過常規切削速度5-10倍即為高速切削。也有學者以主軸的轉速作為界定高速加工的標準,認為主軸轉速高于8000r/min即為高速加工。還有從機床主軸設計的角度,以主軸直徑和主軸轉速的乘積DN定義,如果DN值達到(5~2000)×105mm.r/min,則認為是高速加工。生產實踐中,加工方法不同、材料不同,高速切削速度也相應不同。一般認為車削速度達到(700~7000)m/min,銑削的速度達到(300~6000)m/min,即認為是高速切削。
另外,從生產實際考慮,高速切削加工概念不僅包含著切削過程的高速,還包含工藝過程的集成和優化,是一個可由此獲得良好經濟效益的高速度的切削加工,是技術和效益的統一。
高速切削技術是在機床結構及材料、機床設計、制造技術、高速主軸系統、快速進給系統、高性能CNC系統、高性能刀夾系統、高性能刀具材料及刀具設計制造技術、高效高精度測量測試技術、高速切削機理、高速切削工藝等諸多相關硬件和軟件技術均得到充分發展基礎之上綜合而成的。因此,高速切削技術是一個復雜的系統工程,是一個隨相關技術發展而不斷發展的概念。
2、數控高速切削加工的優越性
由于切削速度的大幅度提高,高速切削加工技術不僅提高了切削加工的生產率,和常規切削相比還具有一些明顯的優越性:第一、切削力?。涸诟咚巽娤骷庸ぶ?,采用小切削量、高切削速度的切削形式,使切削力比常規切削降低30%以上,尤其是主軸軸承、刀具、工件受到的徑向切削力大幅度減少。既減輕刀具磨損,又有效控制了加工系統的振動,有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削,切削速度和進給速度都大幅度提高,相同時間內的材料切除率也相應大大提高。從而大大提高了加工效率。第三、工件熱變形小:在高速切削時,大部分的切削熱來不及傳給工件就被高速流出的切屑帶走,因此加工表面的受熱時間短,不會由于溫升導致熱變形,有利于提高表面精度,加工表面的物理力學性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常進給量也比較小,使加工表面的粗糙度大大降低,同時由于切削力小于常規切削,加工系統的振動降低,加工過程更平穩,因此能獲得良好的表明質量,可實現高精度、低粗糙度加工。第五、綠色環保:高速切削時,工件的加工時間縮短,能源和設備的利用率提高了,加工效率高,加工能耗低,同時由于高速切削可以實現干式切削,減少甚至不用切削液,減少污染和能耗。
3、數控高速切削技術的應用領域研究
鑒于以上所述高速切削加工的特點,使該技術在傳統加工薄弱的領域有著巨大應用潛力。首先,對于薄壁類零件和細長的工件,采用高速切削,切削力顯著降低,熱量被切屑帶走,可以很好的彌補采用傳統方法時由于切削力和切削熱的影響而造成其變形的問題,大大提高了加工質量。其次,由于切削抗力小,刀具磨損減緩,高錳鋼、淬硬鋼、奧氏體不銹鋼、復合材料、耐磨鑄鐵等用傳統方法難以加工的材料,可以研究采用數控高速切削技術來加工。另外,在汽車、模具、航天航空等制造領域, 一些整體構件需要比較大的材料切除率,由于數控高速切削的進給速度可隨切削速度的提高而相應提高, 使得單位時間內的材料切除率大大提高,因而在模具制造、汽車制造、航空航天制造中,數控高速切削技術的應用將產生巨大的經濟效益。第四,由于高速切削時,加工過程平穩、振動小,與常規切削相比, 高速切削可顯著提高加工精度1~2級,完全可以取消后續的光整加工, 同時,采用數控高速切削技術, 能夠在一臺機床上實現對復雜整體結構件同時進行粗、精加工,減少了轉工序中可能的定位誤差, 因而也有利于提高工件的加工精度。因此, 高速切削技術在精密制造中有著廣闊的應用前景。如某企業加工的鋁質模具,模具型腔長達1500mm,要求尺寸精度誤差±0.05mm,表面粗糙度Ra0.8μm,原先的制造工藝為:粗刨—半精刨—精刨—手工鏟刮—手工拋光,制造周期要60小時。采用高速銑床加工后,經過半精加工和精加工,加工周期僅需6小時,不僅效率提高,而且模具質量也大大提高。
4、實現數控高速切削加工的關鍵技術研究
數控高速切削加工是一個復雜的系統工程,涉及到切削機理、切削機床、刀具、切削過程監控及加工工藝等諸多相關的硬件與軟件技術,數控高速切削技術的實施和發展,依賴于此系統中的各個組成要素的,這些實現數控高速切削技術離不開的關鍵技術,具體體現在以下方面:
1)高速切削機理:有關各種材料在高速加工條件下,切屑的形成機理,切削力、切削熱的變化規律,刀具磨損規律及對加工表面質量的影響規律,對以上基礎理論的實驗和研究,將有利于促進高速切削工藝規范的確定和切削用量的選擇,為具體零件和材料的加工工藝制定提供理論基礎,屬于原理技術。目前,黑色金屬及難加工材料的高速切削工藝規范和切削用量的確定,是高速切削生產中的難點,也是高速切削加工領域研究的焦點。
2)高速切削機床技術模塊:高速切削機床需要高速主軸系統、快速進給系統和高速CNC控制系統。高速加工要求主軸單元能夠在很高的轉速下工作,一般主軸轉速10000 r/min以上,有的甚至高達60000-100000r/min,且保證良好動態和熱態性能。其中關鍵部件是主軸軸承,它決定著高速主軸的壽命和負載容量,也是高速切削機床的核心部件之一,主軸結構的改進和性能的提高是高速機床的一項重要單元技術。另一項重要的單元技術是高速進給系統。隨著機床主軸轉速的提高,為保證刀具每齒或每轉進給量不變,機床的進給速度和進給加速度也相應提高,同時空行程速度也要提高。因此,機床進給系統必須快速移動和快速準確定位,這顯然對機床導軌、伺服系統、工作臺結構等提出了新的更高要求,是制約高速機床技術的關鍵單元技術。
3)高速切削刀具技術模塊:由機床、刀具和工件組成的高速切削加工工藝系統中,刀具是最活躍的因素。切削刀具是保證高速切削加工順利進行的最關鍵技術之一。隨著切削速度的大幅度提高,對切削刀具材料、刀具幾何參數、刀體結構等都提出了不同于傳統速度切削時的要求,高速切削刀具材料和刀具制造技術都發生了巨大的變化,高速切削加工時,要保證高的生產率和加工精度,更要保證安全可靠。因此,高速切削加工的刀具系統必須滿足具有良好的幾何精度和高的裝夾重復定位精度,裝夾剛度,高速運轉時良好的平衡狀態和安全可靠。盡可能減輕刀體質量,以減輕高速旋轉時所受到的離心力,滿足高速切削的安全性要求,改進刀具的夾緊方式。刀具系統的技術研究和發展是數控高速切削加工的關鍵任務之一。
4)數控高速切削工藝:高速切削作為一種新的切削方式,要應用于實際生產,缺乏可供參考的應用實例,更沒有實用的切削用量和加工參數數據庫,高速加工的工藝參數優化是當前制約其應用的關鍵技術之一。另外,高速切削的零件NC程序要求必須保證在整個切削過程中載荷穩定,但是現在使用的多數CNC軟件中的自動編程功能都還不能滿足這一的要求,需要由人工編程加以補充和優化,這在一定程度上降低了高速切削的價值,必須研究采用一種全新的編程方式,使切削數據適合高速主軸的功率特性曲線,充分發揮數控高速切削的優勢。
高速切削加工技術的發展和應用有賴于以上原理方面、機床、刀具、工藝等各項關鍵單元技術的發展和綜合。
5、高速切削技術應用方面研究狀況和發展趨勢
由于高速切削在提高生產效益方面具有巨大潛力,早己成為美、日、德等國競相研究的重要技術領域。美國日本等國早在60年代初,就開始了超高速切削機理的研究。上世紀70年代,美國已經研制出最高轉速達20000r/min 的高速銑床。如今,歐美等發達國家生產的不同規格的各種超高速機床已經商業化生產并進入市場,在飛機、汽車及模具制造行業實際應用。例如,在美國波音公司等飛機制造企業,已經采用數控高速切削加工技術超高速銑削鋁合金、鈦合金等整體薄壁結構件和波導管、撓性陀螺框架等普通方法難加工的零件。近年來,美、歐、日等國對新一代數控機床、高速加工中心、高速工具系統的研究和產業化進程進一步加快,高性能的電主軸技術及其產品的專業化生產步伐加大;高性能的刀具系統技術也進展迅速;直線電機技術應用于高速進給系統。
我國在研究和開發高速切削技術方面,許多高校和研究所作了努力和探索,包括切削機理、刀具材料、主軸軸承、等方面,也取得了相當大的成就。 然而,與國外工業發達國家相比,仍存在著較大的差距,基本上還處在實驗室的研究階段。為適應社會經濟發展需要,滿足航空航天、汽車、模具等各行業的制造需求,數控高速切削技術應用研究任重道遠。
目前,針對高速切削技術的研究已從實驗階段轉向應用階段。在應用方面的研究包括兩個層面:一是高速加工關鍵技術的基礎理論研究,包括高速主軸單元和高速進給單元等,實現高速機床國產化。另一方面,在現有實驗室實踐技術基礎上,進行工藝性能和工藝范圍的應用研究。其中,關于高速切削工藝的研究是當前最活躍的研究領域之一,主要目標是通過試驗或引進的先進設備直接進行工藝研究,努力解決關鍵零部件的加工工藝問題,開發和完善特種材料的高速切削工藝方法;研究開發適應高速加工的CAD/CAM軟件系統和后處理系統,建立在新型檢測技術基礎上的加工狀態安全監控系統。
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